增材制造制造技术

在一个示例中，一种其中具有指令的非瞬态处理器可读介质，在所述指令被执行时，使得增材制造机器将部件部分或全部压入到熔融的构造材料层中。

Incremental manufacturing

In one example, a non transient processor readable medium having instructions, which, when the instructions are executed, makes the material making machine press parts or all parts into the molten material layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造
技术介绍
增材制造机器器通过逐步建立材料层来生产3D(三维)物体。一些增材制造机器器由于通常使用喷墨或其它打印技术施加一些制造材料，故常被称为“3D打印机”。3D打印机和其它增材制造机器器使得将CAD(计算机辅助设计)模型或物体的其它数字表示直接转换成实体物体成为可能。附图说明图1A-图12A和图1B-图12B提供一系列剖面图和透视图，图示用于增材制造复合物体的一个示例。图13和图14是图示增材制造过程的示例的流程图。图15A-图30A和图15B-图30B提供一系列剖面图和透视图，图示用于增材制造复合物体的第二示例。图31A和图31B是图示增材制造过程的另一种示例的流程图。图32是图示具有用增材制造机器帮助形成复合物体的指令的处理器可读介质的一个示例的框图。图33是图示实现具有诸如图32中所示的介质的处理器可读介质的控制器的增材制造机器的一个示例的框图。图34是图示实现具有诸如图32中所示的介质的处理器可读介质的CAD计算机程序产品的增材制造系统的一个示例的框图。在所有附图中，相同的部件符号指代相同或相似的部件。具体实施方式一些增材制造机器通过聚结粉末状构造材料的层来制造3D物体。增材制造机器基于例如用CAD计算机程序产品建立的3D模型中的数据来制造物体。这些模型数据被处理成切片，每个切片定义要聚结的一层构造材料或多层构造材料的一部分。下面描述的增材制造的示例使用惠普公司开发的称为多射流熔融TM(MJF)的技术，其中，吸光墨水或其他合适的聚结剂在构造材料层上“打印”成期望的图案，随后，暴露于光以聚结图案化后的构造材料。MJF聚结剂提高了吸光率，以生成烧结、熔融、或聚结图案化后的构造材料的足够的热量，以供直接固化(当在烧结时)或经由冷却间接固化(当在熔融时)。通常用于使用MJF的增材制造的聚合物可能不适于实现一些制造物体的期望的特性。因此，已开发了通过将分立的部件集成“打印的”物体来扩大可用MJF制造的物体的范围的新过程。产生的复合物可专门配置用于实现期望的特性，包括例如：为了强度而集成陶瓷，以及为了导电性集成金属。在一个示例中，增材制造过程包括：形成粉末状或其他未聚结的构造材料的层，在每一层中聚结构造材料，以及将部件嵌入聚结后的构造材料中。部件可压入到熔融的构造材料的一层或多层中，并用随后的层覆盖，或者，部件可置于固体构造材料层上，并用随后的层覆盖。虽然可在不同类型的增材制造系统中实现新过程的示例，新过程特别适于MJF。MJF是露天的层叠过程，其迅速适用于在层叠及聚结构造材料时在合适的时间和位置插入分立的部件。每层中新聚结的构造材料可保持熔融足够长的时间，以将分立的部件压入到仍然熔融的构造材料中，而不用增加热量。如果聚结后的材料已经在插入分立的部件之前固化，可在插入之前进行额外的较短的加热，以使聚结后的材料进入熔融状态。可在例如CAD计算机程序产品或物体模型处理器中的增材制造机器的控制器中，实现具有用MJF或其他增材制造建立复合物的处理指令的处理器可读介质。如本文中所使用的：“聚结剂”表示使得或帮助构造材料聚结的物质；“聚结改性剂”表示通过例如改变聚结剂的效果来抑制或阻止构造材料固化的物质；以及“切片”表示多层物体的一层或多层切片。图1A-图12A和图1B-图12B中提供的一系列剖面图和透视图图示制造复合物体10(图12A和12B中示出的复合物10)的一个示例。图13是图示图1A-图12A、图1B-图12B中实现的增材制造过程100的流程图。参照图1A-图12A、图1B-图12B以及图13，如图1A、图1B所示的形成构造材料14的第一层12(图13中的框102)，且如图2A、图2B中示出的，用例如喷墨式施配器18，以对应于物体切片的图案20将聚结剂16施配至构造材料14上(图13中的框104)。任意合适的构造材料14可用于制造图12A和图12B中示出的物体10，其可为硬的或软的、刚性的或柔性的、弹性的或无弹性的。此外，在此示例中，用颗粒22描绘粉状构造材料14，还可使用合适的非粉末状构造材料。在图3A、图3B中，层12的用聚结剂图案化后的区域20暴露于来自光源26的光24，以聚结构造材料，并且，在固化时，形成第一物体切片28(图13中的框106)。基于构造材料14的性质、聚结剂16和施加于构造材料14的光24，可例如通过熔融成液体或通过烧结成固体，聚结构造材料。如果构造材料熔融，那么冷却时发生固化。在图4A-图6A和图4B-图6B中，在第一层12上形成构造材料14的第二层30，(图13中的框108)，以对应于第二物体切片的图案32施配聚结剂16，形成(图13中的框110)，以及将图案化后的构造材料暴露于光24(图13中的框112)以聚结构造材料，并且在固化时，形成第二物体切片34。然后，如图7A、图8A和图7B、图8B所示，分立的部件36被压入到聚结后的构造材料34中(图13中的框114)。在一些实现方式中，在与构造材料接触之前加热部件36是可取的，以避免任何破坏性的热冲击，以及帮助保持构造材料是软的，直至部件全部插入。虽然对于部件36期望的温度可基于特定的实现方式变化，但这也是可预期的：将部件36加热至构造材料熔点的±5℃内的温度通常是足够的。在一个示例中，通过熔融以及随后的冷却发生图案化后的构造材料的固化，部件36可压入到聚结后的构造材料34中，而构造材料仍然熔融。在图案化后的构造材料的固化不用熔融就发生(如在烧结中发生)，或者，允许熔融的构造材料在插入部件36之前冷却并固化的另一示例中，可加热以熔融固体构造材料，并将部件36压入到熔融的构造材料中。在另一示例中，这也是可预期的：将部件36压入到固体构造材料中，其中部件足够热，从而熔融其进入到的构造材料围绕的固体的通道。在图9A-图11A以及图9B-图11B中，在第二层30上形成覆盖部件36的构造材料14的第三层38(图13中的框116)，以对应于第三物体切片的图案40施加聚结剂16(图13中的框118)，图案化后的构造材料暴露于光24(图13中的框120)以聚结构造材料，且在固化时，形成第三物体切片42。虽然图11A中示出了不同的切片28、34和42，但邻近的切片在聚结及固化时实际上也可熔融在一起成为一个部件。将具有嵌入的部件36的熔融的切片28、34和42与构造材料分开，在一过程中有时称为“切块(uncaking)”，如图12A和图12B中示出的结果复合物10(图13中的框122)。示出了具有一个嵌入的部件36的简单的三个切片物体10，相同的过程可用于形成具有更多的可变部件36的复杂的多切片物体。在所示的示例中，部件36完全埋入构造材料中。在其他示例中，使一些或全部部件36暴露是可取的。另外，在所示的示例中，部件36大概与层30和切片34具有相同的厚度。在其他示例中，部件36可以比未聚结的构造材料和/或物体切片的各层更薄或更厚。针对诸如图1A-图12A、图1B-图12B以及图13中图示的过程那样的MJF增材制造过程，由一个或多个部件36造成的构造材料的不希望的位移可通过用构造材料的随后的一层或多层覆盖移位的构造材料，以及将移位的材料熔融到随后的一个切片或多个切片中来修正。放置分立的部件36可以是使用传统的机器人自动进行的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种其中具有指令的有形非瞬态处理器可读介质，所述指令在执行时使增材制造机器：将部件部分或全部埋入熔融的构造材料的一层或多层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种其中具有指令的有形非瞬态处理器可读介质，所述指令在执行时使增材制造机器：将部件部分或全部埋入熔融的构造材料的一层或多层中。2.一种包括根据权利要求1所述的处理器可读介质的增材制造机器控制器。3.一种包括根据权利要求1所述的处理器可读介质的计算机程序产品。4.根据权利要求1所述的介质，其中将部件埋入熔融的构造材料的一层或多层中的指令包括：形成粉末状构造材料的第一层的指令；固化所述第一层中的构造材料以形成第一切片的指令；熔融所述第一切片的一些或全部的指令；以及将所述部件压入到所述第一切片的熔融部分中的指令。5.根据权利要求4所述的介质，其中将部件埋入熔融的构造材料的一层或多层中的指令包括：在所述第一切片上形成覆盖所述部件的构造材料的第二层的指令；以及固化所述第二层中的构造材料以形成覆盖所述部件的第二切片的指令。6.根据权利要求1所述的介质，其中将部件埋入熔融的构造材料的一层或多层中的指令包括：形成粉末状构造材料的第一层的指令；固化所述第一层中的构造材料以形成第一切片的指令；将部件放置到所述第一切片上的指令；形成围绕所述部件的粉末状构造材料的第二层的指令；以及固化所述第二层中的构造材料以形成围绕所述部件的第二切片的指令。7.根据权利要求6所述的介质，其中将部件埋入熔融的构造材料的一层或多层中的指令包括：在所述第二切片上形成覆盖所述部件的构造材料的第三层的指令；以及固化所述第三层中的构造材料以形成覆盖所述部件的第三切片的指令。8.一种增材制造机器，包括：第一装置，所述第一装置用于层叠粉末状构造材料；第二装置，所述第二装置用于将聚结剂施配至构造材料上；光源，所述光源用于对构造材料施加光能；第三装置，所述第三装置用于放置部件；以及控制器，所述控制器用于执行指令，以：使所述第一装置层叠粉末状构造材料；使所述第二装置将聚结剂施配至层叠的构造材料上；使所述光源对已经施配聚结剂的构造材料施加光能，以聚结每层中的构造材料；以及使所述第三装置将部件放置到聚结后的构造材料的层中或层上。9.根据权利要求8所述的机器，包括第四装置，所述第四装置用于将聚结改性剂施配至构造材料上，并且其中，所述控制器用于执行指令，以使所述第三装置将聚结改性剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：克日什托夫·瑙考，西瓦帕克基埃·嘎纳帕西亚潘，赵利华，霍华德·S·汤姆，赵燕，胡·T·恩加，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US